Effects of O in a binary-phase TiAl–Ti<sub>3</sub>Al alloy: from site occupancy to interfacial energetics

Wei, Ye; Zhou, Hongbo; Zhang, Ying; Lü, Guang-Hong; Xu, Huibi

doi:10.1088/0953-8984/23/22/225504

Cited by 25 publications

(21 citation statements)

References 47 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Расчеты структурных и электронных свойств сплава свидетельствуют об адекватности метода и позволяют надеяться на то, что его использование для расчетов сорбции кислорода в объеме сплава и на его поверх-ностях обеспечит достоверные результаты. Энергии адсорбции кислорода, рассчитанные по фор-муле, аналогичной (1), в сплаве Ti 3 Al в октаэдрических (O) и тетраэдрических позициях хорошо согласуют-ся с результатами теоретической работы [39]. Энер-гия адсорбции кислорода в наиболее предпочтительной O1-позиции равна 6.22 eV (6.23 eV [39]).…”

Section: метод расчетаunclassified

“…Энергии адсорбции кислорода, рассчитанные по фор-муле, аналогичной (1), в сплаве Ti 3 Al в октаэдрических (O) и тетраэдрических позициях хорошо согласуют-ся с результатами теоретической работы [39]. Энер-гия адсорбции кислорода в наиболее предпочтительной O1-позиции равна 6.22 eV (6.23 eV [39]). Отметим, что данная позиция имеет среди ближайших соседей только атомы титана, тогда как меньшее на 1.54 eV значение было получено для O2-позиции, которая находится в октаэдре, образованном четырьмя атомами титана и двумя атомами алюминия.…”

Section: метод расчетаunclassified

“…Адсорбция кислорода в тет-раэдрической позиции, когда атом алюминия находится в его основании, приводит к его смещению в гексаэд-рическую позицию, в которой он находится в базальной плоскости в треугольнике, образованном двумя атомами титана и одним атомом алюминия, при этом энергия адсорбции лишь на 0.10 eV меньше, чем в O2-позиции. При адсорбции в тетраэдре с алюминием в его вершине атом кислорода не смещается, а его энергия адсорбции составляет 3.77 eV (3.83 eV [39]). Отметим, что экс-периментальные исследования с помощью дифракции нейтронов [40] также указывают на то, что атомы кислорода предпочтительнее занимают октаэдрические O1-позиции.…”

Section: метод расчетаunclassified

“…где N Ti и N Al -число атомов титана и алюминия в плен-ке сплава, µ [39]. Энергии других поверхностей ранее не рассчитывались.…”

Section: метод расчетаunclassified

“…Показано, что сорбция кислорода в объеме сплава наиболее предпочтительна в обогащенной титаном ок-таэдрической O1-позиции. Данное заключение является справедливым для всех алюминидов титана [15][16][17]39] и согласуется с имеющимися экспериментальными данны-ми [40].…”

Section: заключениеunclassified

See 4 more Smart Citations

Адсорбция кислорода на низкоиндексных поверхностях сплава Ti-=SUB=-3-=/SUB=-Al

Латышев¹,

Бакулин²,

Kulkova³

2017

Физика Твердого Тела

View full text Add to dashboard Cite

Атомная и электронная структура трех поверхностей -(0001), (1100) и (1120) -сплава Ti 3 Al рассчитана методом проекционных присоединенных волн в рамках теории функционала электронной плотности. Проведена оценка поверхностных энергий в зависимости от химического потенциала алюминия, что позволило построить диаграмму стабильности рассмотренных поверхностей. Изучена адсорбция кислорода на разно ориентированных поверхностях сплава. Установлено, что наиболее предпочтительными позициями для адсорбции кислорода являются ямочные позиции на поверхностях (0001) и (1120) Ti-Al и мостиковые позиции на поверхности (1100) Ti-Al-1 . Обсуждаются структурные и электронные факторы, обусловлива-ющие их энергетическую предпочтительность. Показано, что независимо от ориентации поверхности кислород " предпочитает" обогащенные титаном позиции. Обсуждается влияние кислорода на атомную и электронную структуру низкоиндексных поверхностей. Установлено, что при низких концентрациях кислорода формирование его химической связи с атомами титана и/или алюминия поверхностных и подповерхностных слоев приводит к появлению низколежащих состояний, отщепленных от дна валентных зон металлов, что сопровождается образованием псевдощели и ослаблением металлических связей Ti−Al в поверхностных слоях.Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант № 14-02-91150_ГФЕН), а также частично в рамках проекта № 23.1.2 ИФПМ СО РАН и поддержана программой повышения конкурентоспособности ТГУ.Численные расчеты выполнены на суперкомпьютере SKIF−Cyberia в Томском государственном универси-тете, а также с использованием ресурсов суперкомпьютерного комплекса МГУ им. М.В. Ломоносова. DOI: 10.21883/FTT.2017.09.44858.036 ВведениеАлюминиды титана благодаря хорошим механическим свойствам, в частности высокой удельной прочности и температуре плавления, высоким модулям упругости, эластичности и жаропрочности [1-3], широко использу-ются в аэрокосмической, авиационной и автомобильной промышленности. Несмотря на интенсивное изучение экспериментальными и теоретическими методами на протяжении последних десятилетий, эти интерметал-лические сплавы по-прежнему привлекают внимание исследователей как с технологической, так и фундамен-тальной точки зрения. В то же время недостаточная коррозионная стойкость сплавов Ti 3 Al и TiAl ограни-чивает их использование при высоких температурах, а сплав TiAl 3 , обнаруживающий максимальную стой-кость к окислению, является достаточно хрупким. Раз-работка новых высокотемпературных конструкционных материалов на основе сплавов Ti−Al является важной задачей современного материаловедения. Эксперимен-тальные исследования [4][5][6][7] показали, что низкая кор-розионная стойкость сплавов с меньшим содержанием алюминия связана с ростом смешанных оксидных слоев, содержащих оксиды титана и алюминия. Известно, что формирующиеся на поверхности сплошные оксидные слои являются эффективными барьерами для диффузии кислорода, что ограничивает скорость роста оксидных пленок даже при высоких температурах [4][5][6][7]. В связи с этим необходимо понимать микроскопиче...

show abstract

Section: метод расчетаunclassified

Section: заключениеunclassified

See 3 more Smart Citations

Адсорбция кислорода на низкоиндексных поверхностях сплава Ti-=SUB=-3-=/SUB=-Al

Латышев¹,

Бакулин²,

Kulkova³

2017

Физика Твердого Тела

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

Synthesis and Characterization of TiAl‐Based Nanocomposites by a Melt Electromagnetic Stirring Process

Zhang

Wang

et al. 2015

Adv Eng Mater

View full text Add to dashboard Cite

Ceramic nanoparticles were considered difficult to be dispersed well in liquid metal, especially in nonreactive systems, by stir mixing methods due to their high specific surface energy. In this paper, an electromagnetic stirring process was exploited to disperse ceramic nanoparticles in an active TiAl alloy melt. The results indicate that finely dispersed nanoparticles can be obtained by stir mixing with the aid of reactive wetting. The presence of nanoparticles during solidification can refine the primary dendrites dramatically, which was primarily determined by the extent of particle pushing at the liquid-solid interface. Among the studied particles, TiC can refine the (g þ a 2 ) lamellar colonies, which is attributed to the dissolution of carbon and subsequent precipitation of Ti 2 AlC during L þ b ! b þ a. The Vickers hardness of the nanocomposites as a function of stirring time was tested, and the Ti-45Al/TiC nanocomposite produced by 10 min stir mixing has the highest value, measuring 450 HV.g-TiAl-based intermetallic alloys have attracted a wide range of research interest because of their low density, high specific strength, and good oxidation resistance, and these alloys have been regarded as a potential substitute for superalloys in the aerospace industry. [1][2][3] Synthesis of metal matrix nanocomposites (MMNCs) is promising for the development of this class of alloys because they combine the desirable properties of the matrix and the reinforcement. [4,5] The general methods to synthesize nanocomposites are always solid-state processing methods such as mechanical alloying and cold or hot pressing sintering. [6][7][8] However, its application has been impeded by its difficulty in preparing parts or products with complicated shapes and controlling grain growth in consideration of full compactness. [4] Liquid-state processing methods have the advantage of near-net shape in the following casting process, but large-scale agglomerates have been thought very hard to be dispersed well due to the material's high surface energy and poor wettability in the liquid state, especially in non-reactive systems. [9] However, there have been successful cases in which fine dispersions of nanoparticles were obtained, such as by enhancing the force field through ultrasonic dispersion (USD), [10,11] improving the wetting between the particles and the melt through adding active agents and combing with mechanical stir mixing. [12] Both methods have been verified feasible in aluminum alloys, but fabrication of g-TiAl-based nanocomposites using these methods seems to be a double-edged sword because, on one hand, the highly active TiAl melt may improve the wettability of nanoparticles without the addition of other active agents but, on the other hand, contamination from the USD probe or the mechanical blade can hardly be avoided. Thus, the electromagnetic stirring method becomes a desirable option that can make reasonable use of the reactive wetting of the TiAl-ceramic system. In this paper, an electromagnetic stirring process w...

show abstract

Effect of Oxygen on High‐temperature Phase Equilibria in Ternary Ti‐Al‐Nb Alloys

Distl

Dehm

Stein

2020

Zeitschrift anorg allge chemie

View full text Add to dashboard Cite

Alloys based on titanium aluminides received a lot of attention because of their capability to substitute Ni‐based superalloys in high‐temperature applications. However, the phase equilibria between the main microstructure constituents (αTi), (βTi), γ (TiAl) and α2 (Ti3Al) can be shifted significantly by impurities such as oxygen especially at high temperatures. This behavior is investigated on the tie‐triangle (αTi) + (βTi) + γ (TiAl) in the ternary Ti‐Al‐Nb system at 1300 °C. An explanation for this behavior could be the occupation of octahedral voids by impurities in certain phases.

show abstract

Effects of O in a binary-phase TiAl–Ti₃Al alloy: from site occupancy to interfacial energetics

Cited by 25 publications

References 47 publications

Адсорбция кислорода на низкоиндексных поверхностях сплава Ti-=SUB=-3-=/SUB=-Al

Адсорбция кислорода на низкоиндексных поверхностях сплава Ti-=SUB=-3-=/SUB=-Al

Synthesis and Characterization of TiAl‐Based Nanocomposites by a Melt Electromagnetic Stirring Process

Effect of Oxygen on High‐temperature Phase Equilibria in Ternary Ti‐Al‐Nb Alloys

Contact Info

Product

Resources

About

Effects of O in a binary-phase TiAl–Ti3Al alloy: from site occupancy to interfacial energetics

Cited by 25 publications

References 47 publications

Адсорбция кислорода на низкоиндексных поверхностях сплава Ti-=SUB=-3-=/SUB=-Al

Адсорбция кислорода на низкоиндексных поверхностях сплава Ti-=SUB=-3-=/SUB=-Al

Synthesis and Characterization of TiAl‐Based Nanocomposites by a Melt Electromagnetic Stirring Process

Effect of Oxygen on High‐temperature Phase Equilibria in Ternary Ti‐Al‐Nb Alloys

Contact Info

Product

Resources

About

Effects of O in a binary-phase TiAl–Ti₃Al alloy: from site occupancy to interfacial energetics